Скорость нарастания - Slew rate

Влияние скорости нарастания на прямоугольную волну: красный = желаемый выход, зеленый = фактический выход

В электроника, скорость нарастания определяется как изменение напряжения, тока или любой другой электрической величины в единицу времени. Выражено в Единицы СИ, единица измерения - вольт /второй или ампер / секунду или обсуждаемая единица (но обычно выражается в В / мкс).

Электронные схемы могут определять минимальные или максимальные пределы скорости нарастания для своих входов или выходов, причем эти ограничения действительны только при некотором наборе заданных условий (например, выходной нагрузке). При задании для выхода схемы, такой как усилитель, спецификация скорости нарастания гарантирует, что скорость перехода выходного сигнала будет не меньше заданного минимума или не больше заданного максимума. Применительно к входу схемы вместо этого указывает, что внешняя схема управления должна соответствовать этим ограничениям, чтобы гарантировать правильную работу приемного устройства. Если эти ограничения нарушаются, может произойти некоторая ошибка, и правильная работа больше не гарантируется.

Например, когда вход в цифровую схему управляется слишком медленно, значение цифрового входа, зарегистрированное схемой, может колебаться между 0 и 1 во время перехода сигнала.^[1] В остальных случаях максимум скорость нарастания указана^[2] чтобы ограничить высокочастотную составляющую, присутствующую в сигнале, тем самым предотвращая такие нежелательные эффекты, как звон или излучаемые EMI.^[3]

В усилителях ограничения скорости нарастания напряжения могут привести к нелинейным эффектам. Для синусоидальный форма сигнала не подлежит ограничению скорости нарастания, допустимая скорость нарастания (в вольтах в секунду) во всех точках усилитель мощности должен удовлетворять следующему условию:

{ displaystyle mathrm {SR} geq 2 pi fV _ { mathrm {pk}},}

где ж - рабочая частота, а ${ Displaystyle V _ { mathrm {pk}}}$ - пиковая амплитуда сигнала.

В механика в скорость нарастания дается в размеры 1/Т и связан с изменением положения во времени объекта, который вращается вокруг наблюдателя. Скорость нарастания также может быть измерена в градусах в секунду.

Определение

Скорость нарастания электронной схемы определяется как скорость изменения Напряжение в единицу времени. Скорость нарастания обычно выражается в единицах V /мкс.^[4]

{ displaystyle mathrm {SR} = max left | { frac {dv _ { mathrm {out}} (t)} {dt}} right |}

где ${ Displaystyle v _ { mathrm {out}} (т)}$ выходной сигнал усилителя как функция времени т.

Измерение

Скорость нарастания может быть измерена с помощью генератора функций (обычно прямоугольной формы) и осциллографа (CRO). Скорость нарастания одинакова, независимо от того, учитывается ли обратная связь.

Ограничение скорости нарастания напряжения в усилителях

Существуют небольшие различия между различными конструкциями усилителей в том, как происходит явление поворота. Однако общие принципы такие же, как на этой иллюстрации.

Входной каскад современных усилителей обычно представляет собой дифференциальный усилитель с крутизна характеристика. Это означает, что этап ввода занимает дифференциал входное напряжение и производит выход текущий во второй этап.

Крутизна обычно очень высока - именно здесь создается большое усиление разомкнутого контура усилителя. Это также означает, что довольно небольшое входное напряжение может привести к сбою входного каскада. насыщать. В насыщенность, каскад производит почти постоянный выходной ток.

Вторая ступень современных усилителей мощности, среди прочего, где частотная компенсация выполнено. В НЧ характеристика этой стадии приближается к интегратор. Таким образом, при постоянном токе на входе будет линейно возрастающий выходной сигнал. Если у второй ступени есть эффективный ввод емкость ${ displaystyle C}$ и усиление напряжения ${ displaystyle A_ {2}}$ , то скорость нарастания в этом примере может быть выражена как:

{ displaystyle mathrm {SR} = { frac {I _ { mathrm {sat}}} {C}} A_ {2}}

где ${ displaystyle I _ { mathrm {sat}}}$ - выходной ток первой ступени в насыщении.

Скорость нарастания напряжения помогает нам определить максимальную входную частоту и амплитуду, применимые к усилителю, чтобы выходной сигнал существенно не искажался. Таким образом, становится обязательным проверить таблицу данных для скорости нарастания напряжения устройства, прежде чем использовать его для высокочастотных приложений.

Музыкальные приложения

В электронных музыкальных инструментах преднамеренно используются схемы нарастания или программные функции нарастания. портаменто (также называется скользить или отставание), при которой начальное цифровое значение или аналоговое управляющее напряжение медленно переходит к новому значению в течение определенного периода времени (см. интерполяция ).

Смотрите также

Полоса пропускания мощности

использованная литература

^ http://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/130021-ac161-using-schmitt-triggers-for-low-slew-rate-input-app-note
^ http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf редакция 6, стр. 48: минимальное время нарастания / спада в быстром режиме и быстром режиме плюс фактически становится максимальным пределом скорости нарастания.
^ http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1224734
^ "Скорость нарастания: что это такое?". Электрический4U.

внешние ссылки

[1] ttp://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/130021-ac161-using-schmitt-triggers-for-low-slew-rate-input-app-note

[2] ttp://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf редакция 6, стр. 48: минимальное время нарастания / спада в быстром режиме и быстром режиме плюс фактически становится максимальным пределом скорости нарастания.

[3] ttp://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1224734

[4] "Скорость нарастания: что это такое?". Электрический4U.

[1]

[2]

[3]

[4]